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文獻解讀

集思慧遠客戶發表《矮牽牛花冠衰老轉錄組研究》

幸运飞艇官方开户FABURIQI:2019-03-17 LIULANCISHU:522

  目前對矮牽牛的花冠自然衰老的遺傳調控機制研究尚不明確。為了鑒定出調控該過程的關鍵基因和通路,本文對矮牽牛四個發育時期(花藥開裂:D0,花藥擴張:D2,花冠初步衰老:D4,花冠萎蔫:D7)的花冠進行轉錄組學的研究。不同發育時期的花冠間鑒定到大量的差異表達基因,(D0-D2,4626)、(D2-D4,1116)、(D4-D7,327)。KEGG分析結果表明植物生長素和乙烯合成及信號轉導相關通路在花的發育過程中是顯著富集的,且在花期開始時顯著上調。乙烯的產生出現在D2-D4過渡階段,而后在D4-D7時期大量釋放。此外,大量的轉錄因子在衰老的過程中被激活。VIGS實驗結果表明轉錄因子被抑制(如乙烯相關ERF,生長素相關ARF、bHLH、HB、MADS-box)顯著延長或縮短花的壽命。研究結果表明生長素和乙烯之間的互作對矮牽牛花冠的自然衰老具有重要的意義。


  植物材料

  矮牽牛:Mitchell Diploid(四個時期花冠,花藥開裂:D0,花藥擴張:D2,花冠初步衰老:D4,花冠萎蔫:D7);Primetime Blue(VIGS)。

  一個重復取樣至少是來自5株的5個花冠,每個時期各2個生物學重復。


  測序方案:Illumina HiSeq2000 PE100;FPKM:cufflinks (version: 2.1.1),DEGs:Cuffdiff software (version: 2.1.1),差異基因標準:fold change ≥2 or ≤0.5,FDR≤0.05。


  DEGs集群表達模式:STEM。

  VIGS:煙草花葉病毒,pTRV2/CHS載體。RT-PCR:Applied Biosystems 7300 system(內參:26S rRNA)。

  乙烯測量:乙烯檢測器:ETD-300+進氣系統:VC-6(每個時期三個生物學重復,每個實驗檢測3次)。


  研究結果

  1、花的衰老和乙烯的產量

  a.花冠四個發育時期自然衰老的過程;b.開花后一周每天的乙烯釋放量(開花后5.5天乙烯釋放量達到最大)


  2、花冠發育轉錄組動態分析

  轉錄組測序數據量統計結果

  不同發育階段差異基因比較的韋恩圖

  差異基因在4個時間段的表達模式(26種)

  圖中顏色:顯著水平(p≤ 0.05),方框上方數字:類型編號,下方數字:該模式下基因個數


  3、基因顯著上調或下調時間點識別

  在花冠衰老過程的不同時間點被激活或抑制的代謝過程和細胞成分


  4、激素生物合成和信號通路中差異表達基因

  不同發育時期各種激素相關的差異基因(藍色:下調,紅色:上調)


  5、差異表達轉錄因子


  6、qRT-PCR驗證RNA-seq數據

  隨機挑選了18個差異表達TFs進行qRT-PCR驗證,與測序結果相關性均高于0.9(上圖為部分結果)


  7、VIGS驗證各轉錄因子在花冠衰老過程中的作用

  空載和干擾載體處理結果相比,花冠衰老時間延長或縮短天數及壽命(部分結果)


  研究亮點

  1、文章通過對矮牽牛花冠發育的四個時期,利用轉錄組測序探討與花冠衰老相關的基因和通路。對所有差異基因進行動態表達模式的統計分析(共26種表達模式),并對幾個時期一直上調或下調的基因進行細胞組分和代謝通路的注釋。

  2、針對和各種激素的生物合成和信號轉導相關的差異基因及不同轉錄因子家族差異表達轉錄因子進行下的Mapman差異表達可視化描述。

  3、利用VIGS驗證和花冠衰老相關的轉錄因子。結果表明轉錄因子被抑制(如生長素相關ARF、bHLH、HB、MADS-box,乙烯相關ERF)顯著延長或縮短花的壽命。


  參考文獻:

  Transcriptome profiling reveals regulatory mechanisms underlying corolla senescence in petunia[j]

  Horticulture Research .2018.IF=   4.554